(57)【要約】  【課題】有機化合物から熱化学的処理時に発生する水素を低下させずにタールなどの揮発物質を分解するガス化装置を提供する。  【解決手段】有機化合物２１を加熱する加熱庫２２と、有機化合物２１から発生する揮発物質の一部を燃焼させるための熱媒体２６ａを充填した加熱器２８と、加熱器２８に酸素を含むガスを導入する酸素供給装置と、加熱器２８の温度を６７３Ｋ以上８５３Ｋ未満の温度に保つ温調ユニットを備えたので、水素の着火温度未満でタールなど揮発物質の着火温度以上の温度を維持しやすく、水素を低下させずに揮発物質を分解することができる。【選択図】図１
2007137958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機化合物を連続的または断続的に供給して加熱する加熱庫と、前記有機化合物から発生する揮発物質の一部を燃焼させるための熱媒体を充填した加熱器と、前記加熱器に酸素を含むガスを導入する酸素供給装置と、前記加熱器の温度を、タール成分の着火温度以上でかつ水素成分への未着火温度に保つ温調ユニットを備えたガス化装置。
【請求項２】
前記加熱庫は、水または水蒸気が導入される蒸気生成供給装置を備え、９７３Ｋ以上に加熱する請求項１に記載のガス化装置。
【請求項３】
前記熱媒体を、粒子状とした請求項１または請求項２に記載のガス化装置。
【請求項４】
前記粒子を、活性アルミナとした請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のガス化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマス等の有機物から燃料ガスを生成するガス化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
石炭やバイオマス等の有機物を利用価値の高いガス、液体および固体に転換できる新利用技術として急速熱分解法が開発されている。この内容につき、石炭の場合を例に説明すると、石炭を８７３〜１２７３Ｋの無酸化雰囲気で熱分解すると、炭化水素、一酸化炭素、水素等からなる可燃性ガス、化学原料となるタールおよびチャーが生成することが知られている。これらの熱分解生成物の一つであるチャーをサイクロン等で高温可燃ガスから分離した後に、リサイクルしてガス化炉内で酸素およびスチームにより高温ガス化し、その高温ガス中に石炭を吹き込み熱分解する方法が特許文献１に記載されている。
【０００３】
一方、サイクロン通過後の高温可燃性ガス中には、タール蒸気、残チャーやフライアッシュ等の固形粉が存在するが、ベンチュリースクラバーのようなオリフィスおよび水スプレー徐塵により、固形粉と一部凝縮されたタールの混合物が回収される。さらに、残ったタール蒸気は特許文献２、特許文献３、特許文献４等に記されているように、水スプレーによる直接冷却または水冷管や水冷壁による間接冷却により凝縮され、沸点が２数十Ｋから５７３Ｋ超の液体混合物として回収される。
【０００４】
このように、急速熱分解の生成物における固体成分のチャーをサイクロン等で分離し、ガス化炉へリサイクルしてガス化し、石炭熱分解反応の熱源とする方法は、熱分解生成物を効率的に活用することにより、高い熱効率が得られる。
【０００５】
しかし、通常、熱分解石炭の４０〜６０％はチャーとなるが、ガス化に必要なチャーの量は生成チャーの一部に過ぎず、残りは別の用途、例えば固体燃料等に活用される。
【０００６】
一方、チャーを分離した後のガス中には、タール蒸気およびサイクロンで未回収の微細なチャー、フライアッシュ等の固形粉が含まれており、ベンチュリースクラバー等により固形粉と一部凝縮されたタールとの混合物、即ちタールスラッジが回収される。この混合物は、可燃成分が高いために燃料として利用可能であるが、アッシュ成分が高いためにアッシュの処理が必要になること、および重質タールとの混合物であるために固化しやすく、保存やハンドリングが難しいこと等の課題があり、従来、その処理、活用については産廃処理用燃料等の付加価値の低い利用先に限定されていた。
【０００７】
また、ベンチュリースクラバー後に回収されたタールは、酸素含有量が多い若い石炭を急速熱分解する場合においては、石炭中の高分子物質の解離が十分に進まないために複雑な高沸点成分の割合が多く、しかも微細な固形分も混入するため、従来は、タール混合物から有効成分を蒸留により分離した残りが化学原料とはなり得ず、その処理、活用については前述と同様な利用先に限定されていた。
【０００８】
このように、従来の燃料ガス生成については、熱分解生成物を必ずしも有効に活用されていないところがあった。
【０００９】
そこで、最近では、石炭の急速熱分解において生成したチャー、スラッジおよびタールの蒸留残さを効率的に利用するための方法として特許文献５に示されたものがある。
【００１０】
しかし、廃棄物系のバイオマスを原料とし、原料となるバイオマスの発生元でガスを発電用燃料として利用する分散型のガス化発電用のガス化方法としては、精製されたタールやチャーではなく外部利用可能なガスとして排出することが求められ、このような場合、生成ガスを凝縮して得られるタールや固形粉のように、一度エネルギーをかけられて低分子化された炭化水素を含んでいる物質は、外部利用可能なガスとしてガス化するのには一度エネルギーがかけられていることから、さらにガスまで低分子化するには低エネルギーでよく、利用可能な排出ガスを得る場合には必ずしも効率的ではない。
【００１１】
つまり、ガス化に適した物質をガス化し、熱源として燃焼用に適した物質を燃焼することで高効率に利用可能な排出ガスを得ることが求められており、その方法として、石炭のガス化による水素製造を目的としてＮＥＤＯ（新エネルギー産業技術総合開発機構）で開発しつつある微粉炭気流搬送一室二段旋回流方式のＨＹＣＯＬプロセスがある。
【００１２】
しかし、このプロセスは、１７７３〜２０７３Ｋという高温で、１０〜３０気圧という高圧下で操作されるため、長期間にわたる連続運転での安全性を考えると解決すべき多くの問題点があり、実用化は極めて困難であることが予測される。
【００１３】
そこで、本発明者らは、比較的低温（１０２３〜１０７３Ｋ）、常圧下で長期間安定に操業でき、炭素変換率１００％（すなわち、出口ガスは主に水素と一酸化炭素とからなりこれに少量の水、二酸化炭素が含まれている反応生成ガスのみである）を達成することを目的とし、さらには出口ガスとして水素と一酸化炭素からなる反応生成ガスのみを得ることを目的として、研究を推進した結果、石炭を熱分解しタール等と分離されたチャーをガス化原料とし、かつ熱供給媒体として蓄熱性のセラミック粒子を使用したドラフトチューブ付噴流層型ガス化装置を開発し、先に特許出願を行った（特許文献６）。
【００１４】
しかしながら、かかるガス化装置においては、石炭からチャーを分離するためのチャー化室を必要とするため、装置が大型化し、コストが高くなるという問題があり、かつチャー化のために多くの熱量を必要とする上、生成したタールの処理や利用に課題を残していた。
【００１５】
この課題を解決するための最近の技術として、安全に長期間連続運転でき、炭素転化率１００％を維持することを目的とした実用的価値の高いガス化装置として石炭に特化した発明が開示されている（例えば、特許文献７参照）。
【００１６】
図２は、石炭に特化した従来のガス化装置の一実施例を示す概略断面構成図である。
【００１７】
図２において、１は円筒状のガス化炉であり、その中心部にはドラフトチューブ２が収容されている。ガス化炉１の上部には石炭供給口３が設けられている。この石炭供給口３は、上部に位置するホッパー４の出口部に設けられたロータリーバルブの回転数を電動モーター５で制御して、所定量の石炭粒子６がガス化炉１内に供給されるようにしている。
【００１８】
ガス化炉１の底部には、燃料ガス供給口７が設けられ、ＬＰＧと空気の混合ガスが供給される。なお、ＬＰＧに代えてＬＮＧまたは生成ガスの一部を、また空気に代えて酸素を使用してもよい。ガス化炉１の下部周面には保温を目的としてジャケットヒータ８が付設されている。さらに、ガス化炉１の底部にはスチーム供給口９が、ガス化炉１の側部には生成ガスを排出するための生成ガス排出口１０がそれぞれ設けられる。
【００１９】
また、ガス化炉１の内底部には、石炭粒子６が燃料ガス供給口７に向かって落下・堆積するように傾斜面１１が設けられ、この傾斜面１１上に堆積層１２が形成される。かかる傾斜面１１には、多数のスチーム通過孔が同心円状に複数列にわたって並設されており、ガス化炉１の底部のスチーム供給口９から供給されたスチームが均一に堆積層１２内の石炭粒子６と反応できるように構成されている。また、傾斜面１１はメッシュ状の部材で構成してもよい。
【００２０】
傾斜面１１は、円筒形のガス化炉１の内底部に逆円錐形で上面が曲面となった傾斜板を設置することによって構成される。ただし、ガス化炉１が四角形断面の角筒形である場合には、上面が平坦な傾斜板を使用する。ガス化炉１内には、熱供給媒体としての蓄熱性固体粒子１３が収容され、この蓄熱性固体粒子１３は炉内底部の堆積層１２で石炭粒子６と混合状態にある。
【００２１】
かかる蓄熱性固体粒子１３は、燃料ガスと共にドラフトチューブ２内を吹き上げられ、その過程で燃料ガス１３から熱を受けて蓄熱し、ガス化炉１内に返送されて、ドラフトチューブ２と共に石炭粒子６を加熱し、ガス化反応させるように循環使用される。
【００２２】
かかる蓄熱性固体粒子１３としては、例えば鉄などの金属粒子や、ジルコニアなどのセラミック粒子があげられ、平均粒径は約１００〜２０００μｍ、好ましくは５００μｍ程度で、密度は１〜１０ｇ／ｃｍ３、好ましくは４．９ｇ／ｃｍ３程度である。なお、セラミック粒子等を使用する場合、ガス化の触媒作用も期待できる。このセラミック粒子の使用に際しては、セラミック粒子をそのまま使用することもできるが、セラミック粒子による被毒のためにガス化反応が阻害されるおそれがあるため、炭酸リチウムなどの触媒種でセラミンク粒子の表面を被覆しておくのが好ましい。
【００２３】
ガス化炉１内のドラフトチューブ２は、その下端開口部２ａが燃料ガス供給口７の上方に位置するようにガス化炉１内に延設される。ドラフトチューブ２の上端はガス化炉１の上部を通って第１のサイクロン１４に接続される。この第１のサイクロン１４では廃ガスと蓄熱性固体粒子１３とが分離される。
【００２４】
分離された蓄熱性固体粒子１３は、返送パイプ１５を経てガス化炉１内に返送され、循環使用される。
【００２５】
一方、廃ガスは、第１のサイクロン１４から第２のサイクロン１６に送られ、ここで灰分（石炭灰）を回収する。廃ガスは廃ガス排出口１７から排出される。なお、ドラフトチューブ２は内部を高温の高速気固混相流が上昇するため、ニッケル合金などのアルカリ金属耐性材料で製作するのが長時間連続運転する上で好ましい。また、この実施例では、ドラフトチューブ２の下端部と燃料ガス供給口７との間隙を調整可能とすることにより、蓄熱性固体粒子１３の循環速度を制御している。
【００２６】
次に、図２に示すガス化装置の動作について説明する。使用する原料石炭としては、例えば亜歴青炭が好適に使用されるが、これに限定されるものではなく、低揮発分炭から高揮発分炭までの種々の品質のものが使用可能である。
【００２７】
また、石炭粒子６は平均粒径が約１００μｍ〜１０ｍｍ、好ましくは約１〜２ｍｍであればよく、またこれに微粉炭が混入していても構わない。また、石炭粒子６は、あらかじめ触媒を担持させておくのが好ましい。
【００２８】
触媒としては、アルカリ金属の水酸化物、炭酸塩もしくは塩化物、アルカリ土類金属の炭酸塩もしくは塩化物、並びに遷移金属における塩化物等の公知のものがいずれも使用可能であり、とくに炭酸カリウムを使用するのが好ましい。触媒の担持は、触媒水溶液を石炭粒子に含浸させ乾燥させる方法や石炭粒子と触媒粉末とを混合する方法などで行う。
【００２９】
さらに、触媒担持量（混合比率）は、石炭粒子１ｋｇ当たり０．１〜２．０モルであるのが好ましい。
【００３０】
まず、石炭粒子６をガス化炉１内に供給し、燃料ガス供給口７およびスチーム供給口９からそれぞれ燃料ガスおよびスチームをガス化炉１内に供給する。燃料ガスおよびスチームは、通常９７３〜１２７３Ｋ、特に１０７３〜１１７３Ｋの温度で供給される。また、燃料ガスの供給速度はドラフトチューブ２内を通って蓄熱性固体粒子１３を第１のサイクロン１４にまで吹き上げることができるように調整される。スチームの供給速度は、ガス化反応が充分に行われるように調整される。
【００３１】
ガス化炉１内に供給された石炭粒子６は、蓄熱性固体粒子１３と共にガス化炉１内の底部に堆積し、スチームと接触し、ガス化が行われる。その結果、水素、一酸化炭素を主体とする生成ガスが発生する。発生したガスは生成ガス排出口１０から排出される。
【００３２】
上述の反応中、ガス化炉１内は９７３〜１１２３Ｋの範囲に保持される。一方、残渣は、燃料ガスおよび蓄熱性固体粒子１３と共にドラフトチューブ２内を上昇し、この間に燃焼が行われ、蓄熱性固体粒子１３に蓄熱される。
【００３３】
蓄熱された蓄熱性固体粒子１３は、第１のサイクロン１４で廃ガスと分離され、返送パイプ１５を経てガス化炉１内に返送される。第１のサイクロン１４で分離された灰分は、第２のサイクロン１６にて廃ガスから分離され、回収される。この灰分（石炭灰）はカリ肥料として使用可能である。
【特許文献１】特開平４−１２２８９７号公報
【特許文献２】特開平７−８２５６４号公報
【特許文献３】特開平７−８２５６５号公報
【特許文献４】特開平７−２６８３５５号公報
【特許文献５】特開２０００−２３９６７１号公報
【特許文献６】特開平２−２８６７８８号公報
【特許文献７】特開平７−２０７２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
しかしながら、上述の装置は、生成ガスがそのまま生成ガス排出口１０から外部へ排出されるため、廃棄物系のバイオマスを原料とした場合等のようにタールが多量に発生する場合では、発生して排出される可燃性物質に水素や一酸化炭素の他にメタンやタールが混合されて排出される。
【００３５】
この時、一酸化炭素やメタンはスチームによるシフト反応で二酸化炭素と水素になることから、排出される可燃物質の比としては一酸化炭素に比べて水素が多いのが通常である。
【００３６】
すなわち、排出される可燃物質の主成分は水素とタールということになり、排出される可燃物質を燃焼して熱源や発電を行う場合において、高効率化を目的とした比較的に完全燃焼に近い状態または完全燃焼となる酸素量（空気量）を決定するためには、単一成分の方が容易である。
【００３７】
また、燃料電池の燃料とする場合は水素しか必要が無い。さらに、水素は燃焼しても水になるのでクリーンである。また、可燃物質が排出されてから、それを利用する機器に到達するまでの経路においてタールを含んでいると、凝縮等により配管にタールが付着し、閉塞してしまう等のトラブルを招くことがある。このことから、排出される可燃物質の主成分である水素とタールにおいて、なるべく水素を低下させずにタールを除去する方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
本発明は、内部に水素成分とタール成分が混在する加熱器の着火温度を、タールへの着火を可能とし、水素への着火を不可能とする温度に設定し、その温度を維持する温調ユニットを設けたものである。
【００３９】
これにより、タールは着火しやすく水素は着火しにくくなると共に、熱容量の大きい熱媒体によりタール燃焼の発熱による温度変化を緩和でき、より水素への着火が抑制できる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、従来例（特許文献１）と比べると、発生するタール蒸気の着火温度の範囲は、発生源となる有機物種にもよるが、５２３Ｋから６７３Ｋであり、水素の着火温度は８５３Ｋから８７３Ｋであるので、水素とタールが共存する部分に熱媒体を設置して温度を６７３Ｋ以上８５３Ｋ未満とすることで、タールは着火しやすく、水素は着火しにくくなると共に、熱媒体によりタール燃焼の発熱による温度変化を緩和でき、さらに水素への着火を抑制することができる。つまり、熱容量の高い熱媒体は、タール燃焼時の温度上昇に鈍感であり、その結果、温度調節が容易となり、希望の６７３Ｋ以上８５３Ｋ未満の温度維持が容易に行えることから、タール燃焼に伴う水素の着火温度以上への温度上昇を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
請求項１に記載の発明は、有機化合物を連続的または断続的に供給して加熱する加熱庫と、前記有機化合物から発生する揮発物の一部を燃焼させるための熱媒体を充填した加熱器と、前記加熱器に酸素を含むガスを導入する酸素供給装置と、前記加熱器の温度を、タール成分の着火温度以上でかつ水素成分への未着火温度に保つ温調ユニットを備えたものである。
【００４２】
したがって、温調ユニットにより、加熱器内部は、タール成分の着火温度以上でかつ水素成分への未着火温度（６７３Ｋ以上８５３Ｋ未満）に維持されるため、前記加熱器内部に充填されたタールには着火し易く、水素には着火し難くなると共に、熱容量の大きい熱媒体によりタール燃焼の発熱による温度変化が緩和でき、より水素への着火が抑制できて、水素成分の燃焼による水素残存量の減少が抑制できる。
【００４３】
請求項２に記載の発明は、前記加熱庫に水または水蒸気を導入する蒸気生成供給装置を備え、加熱庫を９７３Ｋ以上に加熱するものである。
【００４４】
かかる構成により、発生したタールの一部は水蒸気と反応して水素と二酸化炭素を主成分とするガスに分解され、一部のタールは加熱器で燃焼されるので、よりタール分解が促進すると共に利用容易な水素残存量を増加することができる。
【００４５】
請求項３に記載の発明は、前記熱媒体を、は粒子状としたものである。
【００４６】
かかることにより、前記熱触媒と流通する可燃物質との接触面積が多くなり、可燃物質は熱容量が大きくタール燃焼による温度上昇変化が小さい粒子との接触量が増加するので、より水素への着火が抑制される。
【００４７】
請求項４に記載の発明は、前記粒子を、活性アルミナとしたものである。
【００４８】
かかることにより、一部のタールは燃焼し、一部のタールは活性アルミナの触媒作用により水素または炭化水素と二酸化炭素を主成分とするガスに分解され、よりタール分解が促進すると共に利用容易な水素を増加することができる。
【００４９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、従来と同一構成及び差異がない部分については、詳細な説明を省略する。また、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００５０】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるガス化装置の模式構成図である。
【００５１】
図１において、有機化合物２１は、厨芥、木屑、汚泥等のバイオマスを代表される物質である。
【００５２】
加熱庫２２は断熱構造の筺体であり、内部に有機化合物２１が充填、収納されている。第１のヒータ２３は、加熱庫２２内部を加熱する電気ヒータであり、有機化合物２１を８００℃に加熱する。
【００５３】
貯留手段２４は、水を貯留する周知の構成からなるタンクである。第２のヒータ２５は、貯留手段２４に備えられており、貯留手段２４内に貯留されている水を加熱して水蒸気を発生させるヒータである。
【００５４】
熱媒体２６ａは、第３のヒータ２７の発熱を加熱庫２２から揮発した揮発物質に効率よく伝熱するための多孔質活性アルミナ粒子である。必要に応じて熱媒体２６ａの表面に揮発物質の主成分であるオイルを分解可能な触媒、具体的にはニッケル触媒、白金、銅、鉄、ラジウムなどを担持させ用いても構わない。
【００５５】
整流板２６ｂは熱媒体２６ａの粒子径より小さい貫通穴（図示せず）を多数等間隔あるいはランダムに有するものであり、加熱庫２２からの揮発物質を熱媒体２６ａへ整流して流通させる目的と、熱媒体２６ａが下へ落ちないようにする働きを持っている。
【００５６】
第３のヒータ２７は、揮発物質の温度、つまり、熱媒体２６ａと整流板２６ｂの温度を、後述するタール成分の着火温度以上でかつ水素成分への未着火温度である６７３Ｋ以上８５３Ｋ未満に維持するための加熱源である。温調ユニット３４は、第３のヒータ２７への通電を制御するもので、本実施の形態では加熱温度を７７３Ｋと設定し、適宜箇所に設けた周知の手法を用いた温度センサ等（図示せず）によって熱媒体２６ａの温度を測定する。このとき、揮発物質の分解による発熱で温度が上昇する場合は、第３のヒータ２７への入力を低減させて７７３Ｋを維持するように制御し、何らかの要因で加熱温度が７７３Ｋ未満となった場合は、逆に第３のヒータ２７への入力を増加させて過熱温度を７７３Ｋとする。温調ユニット３４は、このように第３のヒータ２７の通電を制御して加熱温度を７７３Ｋに維持するように制御する。
【００５７】
熱媒体２６ａは、筒状の加熱器２８内部に充填、収納され、必要に応じて適宜手段により固定されている。また、第３のヒータ２７の設置箇所は、加熱器２８の外部に巻回した形状構成であるが、加熱器２８の内部に適宜形状で配置しても構わない。加熱器２８は、通常１０７３Ｋ以下の温度で使用されるため、材質はステンレスで構わないが、安全を考えてインコネルやハステロイで製作してもよい。特に、腐食性ガスが混入されて流通する場合はインコネルやハステロイが好ましい。
【００５８】
導入配管２９は、外部から酸素または空気を整流板２６ｂ近傍に導入する配管で、加熱器２８壁面を貫通して吐出側が内側に、吸入側が外側に延出するように配設されている。導入配管２９の吐出口は、加熱器２８内部のガスの流れに対して、熱媒体２６ａの上流側になるように設置されており、この吐出口は、第３のヒータ２７により所定温度に制御された空間に設けられている。つまり、導入された空気は、第３のヒータ２７により７７３Ｋに加熱維持される。
【００５９】
ポンプ３０は、実線矢印の如く導入配管２９に酸素または空気を搬送するものであり、導入配管２９途上に設けられている。
【００６０】
蒸気配管３１は、加熱庫２２と貯留手段２４とを接続し、配管３２は、加熱庫２２と加熱器２８とを接続している。配管３２の加熱器２８側は、加熱器２８内部のガスの流れに対して、熱媒体２６ａの上流側になるように設置されている。
【００６１】
排気管３３は、加熱器２８の下流側に設けられ、熱媒体２６ａで生成される水素ガス等の燃料ガスを点線矢印の方向に排気する。
【００６２】
以上のように構成されたガス化装置について、以下その動作を説明する。
【００６３】
まず、貯留手段２４に水を注入し、第１のヒータ２３と第３のヒータ２７を作動させて発熱を開始する。その結果、有機化合物２１と熱媒体２６ａが加熱され、有機化合物２１は乾燥する。
【００６４】
そして、加熱庫２２内部が約４２３Ｋに加熱されると、第１のヒータ２３は、周知の制御方法により、加熱庫２２を４２３Ｋに維持するように入力が制御される。時間の経過に伴い、加熱庫２２は、４２３Ｋの温度で維持され、熱媒体２６ａは、第３のヒータ２３によって７７３Ｋまで加熱され、維持される。
【００６５】
その間に、有機化合物２１の水分と熱媒体２６ａの水分は蒸発して排気管３３から排気される。その後、つまり、加熱庫２２が４２３Ｋで任意の時間経過すると共に熱媒体２６ａが７７３Ｋまで加熱されると、第２のヒータ２５が作動する。
【００６６】
第２のヒータ２５の発熱により、貯留手段２４の水が蒸発を開始し、貯留手段２４で蒸発した水は水蒸気となり、蒸気配管３１より加熱庫２２に流通して有機化合物２１の雰囲気を水蒸気とした後に配管３２を通って加熱器２８に導入される。
【００６７】
加熱器２８に導入された水蒸気は、整流板２６ｂの多数の規則正しく設けられた貫通穴を通り、熱媒体２６ａにより加熱されて排気管３３より外部へ放出される。
【００６８】
そして、貯留手段２４の水が３７３Ｋ以上となって任意の時間経過した後、加熱庫２２の温度が約４２３Ｋ、熱媒体２６ａの温度が７７３Ｋであることを確認する。その後、第１のヒータ２３の入力を増加させて加熱庫２２のさらなる昇温を開始すると共に、ポンプ３０を作動させ、所定量の空気を外部から導入配管２９を通じて加熱器２８内に導入する。
【００６９】
これにより、有機化合物２１は昇温し、空気は水蒸気と混合した状態で整流板２６ｂの多数の規則正しく設けられた貫通穴から熱媒体２６ａを流通する。このとき、導入配管２９から導入された外気温相当の空気は、７７３Ｋに維持制御された加熱器２８内に導入され、７７３Ｋに加熱される。
【００７０】
加熱庫２２の加熱初期においては、加熱庫２２から排出された４２３Ｋの水蒸気は導入配管２９から導入される空気と混合し、整流板２６ｂから相互の熱媒体２６ａによって形成された空間内を流通し、７７３Ｋに加熱された熱媒体２６ａにより略同温度に加熱されて排出管３３から排気される。このとき、熱媒体２６ａは比較的熱容量の大きいアルミナであるので、急激な温度低下は発生し難い。
【００７１】
また、熱媒体２６ａが加熱温度７７３Ｋより所定温度低下すると、温調ユニット３４により、第３のヒータ２７の入力が増加され、設定加熱温度値である７７３Ｋを維持するように発熱する。そして、加熱庫２２の加熱により有機化合物２１が設定された加熱温度５７３Ｋになると、タールなどの揮発物質が発生する。
【００７２】
発生した揮発物質は水蒸気と共に配管３２から加熱器２８に流通し、加熱された７７３Ｋの空気と混合し、揮発物質の極一部が空気と反応して燃焼され、整流板２６ｂから熱媒体２６ａの粒子空間を分流しながら流通する。
【００７３】
揮発物質の一部が空気と反応して燃焼する場合の発熱は、熱容量の高く比表面積が大きい粒子の熱媒体２６ａと大きい接触面で熱交換することで燃焼発熱による温度上昇が抑制される。これに起因して熱媒体２６ａは少しずつ温度上昇するが、上限が８５３Ｋ未満の温度に設定された温調ユニット３４の制御によって第３のヒータ２７の入力が低減され、その結果、７７３Ｋを維持するように制御される。そして、加熱器２８を通過した後は、自然の放熱により温度を低下させながら排気管３３から排気される。
【００７４】
その後、加熱庫２２の加熱により有機化合物２１の温度がさらに上昇し、約９００Ｋ以上になると、揮発物質と同時に水素や炭化水素が発生する。揮発物質の一部や炭化水素ガスは、貯留手段２４から蒸気配管３１を通って加熱庫２２内に導入されている水蒸気と反応し、低分子化して一部は分解され、残りは水素、炭化水素、および残りの水蒸気等と共に配管３２を通って加熱器２８内に流通し、加熱された７７３Ｋの温度空気と混合される。
【００７５】
その結果、着火温度が７７３Ｋより低い揮発物質中のタール等と空気が反応して燃焼し、主として二酸化炭素となって水素、炭化水素、水蒸気と共に排気管３３より排出される。このとき、揮発物質が燃焼する場合の発熱は、熱容量の高い熱媒体２６ａと熱交換し、各流通ガスは約７７３Ｋ温度で通過し、常に約７７３Ｋ以下の着火温度である物質が空気と反応して燃焼して排出される。この排出ガスは水素が主成分となり、特に、有機化合物２１の温度が１０７３Ｋ以上で水素主成分が顕著となる。そして、加熱器２８から排出されたガスは放熱により温度低下しながら排気管３３から排気される。排気されたガスはマイクロガスタービンや燃料電池、ガスエンジンなどの燃料として利用される。
【００７６】
そして、加熱庫２２が設定された１１７３Ｋの加熱温度で任意の時間が経過した後、第１のヒータ２３、第２のヒータ２５、第３のヒータ２７をそれぞれ停止して装置の運転を終了する。
【００７７】
また、揮発物質が熱媒体２６ａを流通する時、前記揮発物質は熱媒体２６ａの細孔に付着して一時的にトラップされ、雰囲気ガスとの反応時間をかせぐことになる。このことは、熱媒体２６ａに付着した揮発物質の一部が、高温では水蒸気と反応して水素や炭化水素と二酸化炭素等に分解されたり、空気との燃焼を助けたりする作用を助長することにつながる。
【００７８】
なお、本実施の形態では回分式で説明したが、加熱庫２２を水素ガスが発生する温度に一定に維持し、その加熱庫２２内に連続的に有機化合物２１を投入する方法でも良い。この場合、加熱庫２２は９７３Ｋ以上とすることが好ましい。
【００７９】
このように、有機化合物２１を９７３Ｋ以上まで昇温した場合に発生する揮発物質、水素、炭化水素の内、比較的利用し易い水素、炭化水素を低下させずに水素より着火温度の低いタールなどの揮発物質だけを燃焼し、酸化分解させるため、タールなどの配管への付着固化を原因とする閉塞トラブルも抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
以上のように、本発明にかかるガス化装置は、バイオマスなどの有機物から、燃料電池やガスエンジン、ボイラ等の燃料を得ることができ、且つクリーンな水素ガスを高濃度に得るための方法として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施の形態１におけるガス化装置の模式構成図
【図２】従来例を示すガス化装置の概略断面構成図
【符号の説明】
【００８２】
２１  有機化合物
２２  加熱庫
２６ａ  熱媒体
２７  第３のヒータ
２８  加熱器
３４  温調ユニット
【図１】
2007137958.tif 000003
【図２】
2007137958.tif 000004